Relatório Laboratorio

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<p>Eletrônica Industrial</p><p>Montagem de circuitos</p><p>Felipe Gabriel P. De Almeida, RA:</p><p>312420114</p><p>Isabelle Martins de Lima, RA:</p><p>312310739, Engenharia da</p><p>Computação</p><p>Maíra Mesquita da Silva, RA:</p><p>312420645</p><p>Maylla Fernandes Reis, RA:</p><p>312312418</p><p>Victor Moreira, RA: 312312065</p><p>Vinicius Resende Machado, RA:</p><p>312310808</p><p>Prof. Me. Ismael Mendonça Rezende</p><p>São Paulo, 26 de Setembro de 2024</p><p>Eletrônica Industrial</p><p>Introdução teórica</p><p>Neste experimento, exploramos o funcionamento de portas lógicas fundamentais, como</p><p>NAND, NOR e XOR, que são componentes essenciais em sistemas digitais. Essas portas</p><p>operam com níveis binários de tensão (0 e 1) e realizam operações booleanas, que formam</p><p>a base dos circuitos digitais usados em dispositivos como computadores e sistemas de</p><p>comunicação.</p><p>Porta NAND</p><p>A porta NAND é uma das mais importantes devido à sua universalidade, o que significa que</p><p>ela pode ser usada para implementar qualquer outra porta lógica (como AND, OR, NOT,</p><p>entre outras). A saída da porta NAND será "0" apenas quando todas as entradas forem "1",</p><p>e "1" em qualquer outra combinação de entradas. Sua expressão booleana é:</p><p>Saída= A . B</p><p>Essa versatilidade faz da porta NAND uma escolha frequente para a construção de circuitos</p><p>complexos.</p><p>Porta NOR</p><p>Assim como a NAND, a porta NOR é uma porta lógica universal. Sua função é negar a</p><p>operação OR: a saída será "1" somente quando todas as entradas forem "0", e "0" em</p><p>qualquer outra situação. A expressão booleana da porta NOR é:</p><p>Saída= A + B</p><p>Por sua capacidade de realizar qualquer função lógica combinacional ou sequencial, a porta</p><p>NOR é amplamente utilizada em circuitos digitais.</p><p>Porta XOR</p><p>A porta XOR (ou "OU exclusivo") realiza uma operação de soma exclusiva, onde a saída será</p><p>"1" apenas quando o número de entradas "1" for ímpar; caso contrário, a saída será "0".</p><p>Diferente das portas NAND e NOR, a XOR não é universal, mas é muito útil em aplicações</p><p>que envolvem operações aritméticas, como somadores binários e verificação de paridade.</p><p>Sua expressão booleana é:</p><p>Saída = A B = (A . B) + (A . B)</p><p>A porta XOR é fundamental em operações de comparação, como verificação de igualdade</p><p>entre bits, e é amplamente empregada em sistemas de codificação e decodificação de</p><p>dados.</p><p>Expressões Booleanas</p><p>As portas lógicas podem ser combinadas para implementar expressões booleanas mais</p><p>complexas, que descrevem como as variáveis lógicas interagem em sistemas digitais. Neste</p><p>experimento, implementamos as seguintes expressões booleanas:</p><p>x=AB+CD, x=(AB+C)D e x=(A+B+C)D</p><p>Essas expressões são combinações de operações lógicas que podem ser usadas para tomar</p><p>decisões e realizar cálculos em sistemas digitais. A correta implementação dessas</p><p>expressões nos circuitos permite verificar o funcionamento das portas lógicas em conjunto.</p><p>Eletrônica Industrial</p><p>Objetivo</p><p>O objetivo deste experimento é aplicar a Lógica e a Álgebra de Boole de dois valores</p><p>para modelar sistemas digitais, utilizando portas lógicas elementares (NAND, NOR e</p><p>XOR) na implementação de funções lógicas. Através disso, busca-se:</p><p>• Descrever e implementar funções lógicas por meio de portas lógicas.</p><p>• Construir tabelas-verdade e tabelas funcionais para as expressões lógicas</p><p>envolvidas.</p><p>• Montar, testar e desmontar circuitos lógicos, verificando seu funcionamento e</p><p>tomando os devidos cuidados durante o processo.</p><p>• Depurar circuitos que apresentem comportamento inesperado, diagnosticando e</p><p>corrigindo possíveis erros de montagem.</p><p>Este experimento também visa reforçar o entendimento prático da construção de</p><p>sistemas lógicos a partir de componentes fundamentais e o desenvolvimento da</p><p>capacidade de diagnosticar e resolver problemas em circuitos digitais.</p><p>Eletrônica Industrial</p><p>Materiais e Métodos</p><p>Materiais:</p><p>• 1 Protoboard</p><p>• Resistores: 330Ω, CI 74HC00, 74HC02, 74HC32 E CI 74HC86.</p><p>• 1 Multímetro</p><p>• Vários cabinhos para ligações no protoboard</p><p>• 1 Alicate de corte pequeno</p><p>• 1 fonte DC de tensão regulável</p><p>• Chaves on-off 2 posições</p><p>Figura 1: Materiais</p><p>Eletrônica Industrial</p><p>Métodos:</p><p>Todos os circuitos foram montados no laboratório; no entanto, não foram tiradas</p><p>fotos das montagens. Para demonstrar os circuitos, utilizamos o Tinkercad, que permite</p><p>simular e visualizar o funcionamento das montagens de forma prática e eficiente.</p><p>Cada montagem foi realizada garantindo que os componentes estavam devidamente</p><p>conectados e alimentados, e os estados lógicos das saídas foram observados através dos</p><p>LEDs.</p><p>Figura 3: Montagem com Porta NAND</p><p>Figura 2: Montagem com Porta NOR</p><p>Figura 4: Montagem 3 e 4 com Porta XOR Figura 5: Montagem do circuito da expressão</p><p>AB+CD</p><p>Figura 6: Montagem do circuito da expressão</p><p>(AB+C)D Figura 7: Montagem do circuito da expressão</p><p>(A+B+C)D</p><p>Análise de Circuitos Elétricos</p><p>Análise de dados</p><p>Montagem com porta NAND (74HC00)</p><p>A B Saída</p><p>0 0 1</p><p>0 1 1</p><p>1 0 1</p><p>1 1 0</p><p>Montagem com porta NOR (74HC02)</p><p>A B Saída</p><p>0 0 1</p><p>0 1 0</p><p>1 0 0</p><p>1 1 0</p><p>Montagem com porta XOR (74HC86)</p><p>A B Saída</p><p>0 0 0</p><p>0 1 1</p><p>1 0 1</p><p>1 1 0</p><p>Análise de Circuitos Elétricos</p><p>Montagem do circuito da expressão AB+CD</p><p>Montagem do circuito da expressão (AB+C)D</p><p>A B C D AB AB+C Saída</p><p>0 0 0 0 0 0 0</p><p>0 0 0 1 0 0 0</p><p>0 0 1 0 0 1 0</p><p>0 0 1 1 0 1 1</p><p>0 1 0 0 0 0 0</p><p>0 1 0 1 0 0 0</p><p>0 1 1 0 0 1 0</p><p>0 1 1 1 0 1 1</p><p>1 0 0 0 0 0 0</p><p>1 0 0 1 0 0 0</p><p>1 0 1 0 0 1 0</p><p>1 0 1 1 0 1 1</p><p>1 1 0 0 1 1 0</p><p>1 1 0 1 1 1 1</p><p>1 1 1 0 1 1 0</p><p>1 1 1 1 1 1 1</p><p>A B C D AB CD Saída</p><p>0 0 0 0 0 0 0</p><p>0 0 0 1 0 0 0</p><p>0 0 1 0 0 0 0</p><p>0 0 1 1 0 1 1</p><p>0 1 0 0 0 0 0</p><p>0 1 0 1 0 0 0</p><p>0 1 1 0 0 0 0</p><p>0 1 1 1 0 1 1</p><p>1 0 0 0 0 0 0</p><p>1 0 0 1 0 0 0</p><p>1 0 1 0 0 0 0</p><p>1 0 1 1 0 1 1</p><p>1 1 0 0 1 0 1</p><p>1 1 0 1 1 0 1</p><p>1 1 1 0 1 0 1</p><p>1 1 1 1 1 1 1</p><p>Análise de Circuitos Elétricos</p><p>Montagem do circuito da expressão (A+B+C)D</p><p>A B C D A+B+C Saída</p><p>0 0 0 0 0 0</p><p>0 0 0 1 0 0</p><p>0 0 1 0 1 0</p><p>0 0 1 1 1 1</p><p>0 1 0 0 1 0</p><p>0 1 0 1 1 1</p><p>0 1 1 0 1 0</p><p>0 1 1 1 1 1</p><p>1 0 0 0 1 0</p><p>1 0 0 1 1 1</p><p>1 0 1 0 1 0</p><p>1 0 1 1 1 1</p><p>1 1 0 0 1 0</p><p>1 1 0 1 1 1</p><p>1 1 1 0 1 0</p><p>1 1 1 1 1 1</p><p>Análise de Circuitos Elétricos</p><p>Conclusão</p><p>O experimento realizado permitiu a aplicação prática dos conceitos teóricos relacionados às</p><p>portas lógicas fundamentais, como NAND, NOR e XOR, e suas respectivas expressões</p><p>booleanas. Foi possível construir e testar circuitos lógicos de forma eficiente, utilizando</p><p>tanto a montagem física quanto a simulação no Tinkercad.</p><p>Os resultados observados nas tabelas-verdade e no comportamento das portas lógicas</p><p>estiveram de acordo com as previsões teóricas. Cada porta apresentou o funcionamento</p><p>esperado, o que demonstra a precisão dos métodos empregados. Além disso, as expressões</p><p>booleanas mais complexas, como AB+CD, (AB+C)D e (A+B+C)D, foram corretamente</p><p>implementadas e verificadas com sucesso.</p><p>Em resumo, o experimento atingiu os objetivos propostos, proporcionando um</p><p>entendimento aprofundado sobre a implementação de funções lógicas com portas</p><p>fundamentais. A experiência prática reforçou o aprendizado e demonstrou a importância de</p><p>uma abordagem cuidadosa e meticulosa na montagem de circuitos digitais.</p><p>Análise de Circuitos Elétricos</p><p>Referências</p><p>MANO, Morris. Introdução à Teoria de Circuitos Digitais. 4ª ed. São Paulo: Pearson, 2017.</p><p>TOCCI, Ronald J. Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações. 10ª ed. São Paulo: Pearson, 2016.</p><p>SEDRA, Adel; SMITH, Kenneth. Microeletrônica. 6ª ed. São Paulo: Elsevier, 2015.</p><p>FLOYD, Thomas L. Fundamentos de Sistemas</p><p>Digitais. 11ª ed. São Paulo: Pearson, 2018.</p>